Ứng dụng graphene cho điện cực âm của pin lithium ion dẻo

Abstract

Thiết bị điện tử dẻo (dụng cụ đeo tay, máy tính, TV... với màn hình có thể uốn cong)
đòi hỏi phải có pin lithium ion dẻo (flexible lithium ion battery - FLIB), pin này có
thể uốn cong theo thiết bị. Điện cực của FLIB phải có độ bền cơ lí và điện hóa.
Graphene với những tính chất cơ lí, hóa học ưu việt là loại vật liệu tiềm năng cho
điện cực của FLIB. Nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp tách lớp pha lỏng (liquid
phase exfoliation - LPE) để tổng hợp vật liệu graphene với kích thước ~ 150 nm và
độ dày ~ 5 nm. Kết quả các phân tích điện hóa cho thấy: điện lượng riêng của điện
cực dẻo (flexible graphene electrode - FGE) đạt giá trị ổn định (~ 520 mAh g-1
khi

uốn cong và ~ 530 mAh g-1

ở trạng thái phẳng) sau 100 chu kì nạp/xả với mật độ

dòng điện 100 mA g-1

và hiệu suất Coulomb đạt 98 %. Với mật độ dòng điện cao
(200, 500 và 1000) mA g-1 sau nhiều chu kì nạp/xả, điện lượng riêng của FGE (ở
trạng thái uốn cong) suy giảm, nhưng khi tiếp tục được nạp/xả với mật độ dòng điện
thấp ~ 100 mA g-1

thì điện lượng riêng được phục hồi (~ 520 mAh g-1

) với hiệu suất
phục hồi đạt 93 %. Các kết quả này cho thấy cấu trúc cơ lí và độ bền điện hóa của
FGE uốn cong được bảo toàn như khi ở trạng thái phẳng, gợi mở các nghiên cứu đầy
đủ hơn về ứng dụng graphene và vật liệu hai chiều trong chế tạo điện cực của FLIB.